UASB厌氧反应器可分为两个区域，反应区和气、液、固三相分离区。在反应区下部，是由沉淀性能良好的污泥（颗粒污泥或絮状污泥），形成厌氧污泥床。当废水由反应器底部进入反应器后，由于水的向上流动和产生的大量气体上升形成了良好的自然搅拌作用，并使一部分污泥在反应区的污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层。悬浮液进入分离区后，气体先进入集气室被分离，含有悬浮液的废水进入分离区的沉降室，由于气体已被分离，在沉降室扰动很小，污泥在此沉降，由斜面返回反应区。
UASB厌氧反应器由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。UASB厌氧反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。置于 集气室单元缝隙之下的挡板的作用为气体发射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的絮动，会阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。保定市UASB厌氧反应器
UASB厌氧反应器启动运行的四个阶段：
一阶段：UASB厌氧反应器启动运行初始阶段：
选用接种污泥：
选用污水厂污泥消化池的消化污泥接种（具有一定的产甲wan活性）。
接种污泥的方法：接种污泥量、接种污泥的浓度
方法：将含固80%的接种污泥加水搅拌后，均匀倒入到UASB厌氧反应器反应池。
接种污泥量：接种污泥量为UASB厌氧反应器的有效容积的30%到50%，少15%，一般为30%。接种污泥的填充量不超过UASB厌氧反应器的有效容积的60%。本系统接种污泥量为80m3。
接种污泥的浓度：初启动时，稀型污泥的接种量为20到30kg VSS/m3, 浓度小于40 kg VSS/m3的稠型硝化污泥接种量可以略小些。
亦有建议以6-8kgVSS/m3为宜，因为消化污泥一般为絮状体，不宜接种太多，太对了对颗粒污泥不但没有好出，反而不利，种泥即污泥种的意思，种泥太多事没有必要的，颗粒污泥并非是种泥本身形成的，而是以种泥为种子，在提供充足的营养基质下由新繁殖的微生物形成，种泥多了，反而会与初生得颗粒污泥争夺养分，不利于颗粒污泥的形成 。
接种污泥时的水质
配制低浓度的废水有利于颗粒污泥的形成，但浓度也应当足够维持良好的细菌生长条件，因此，初始配水低CODcr浓度为2000mg/L，然后逐步提高有机负荷直到可降解的CODcr去除率达到80%为止。
当进水CODcr浓度高时，可采用稀释水进水,调节到适宜的CODcr浓度值。
二阶段（初始运行阶段）（估计30天）
初始阶段是指反应器负荷低于2kgCODcr/m3·d的运行阶段，此阶段反应器的负荷由0.1kgCODcr/m3· d开始，逐步分多次提升到2kgCOD/m3·d。
开始采用间歇进水，污泥负荷宜控制在0.05-0.2kgCODcr/(KgVss·d),当接种污泥逐渐适应废水后，污泥逐渐具有除去有机物的能力，当CODcr去除率达到80%，或出水有机酸浓度低于200-mg/L,可以提升进水负荷大约为0.5kgCODcr/m3· d，此时进水有间歇进水改为连续进水。保定市UASB厌氧反应器
提升CODcr浓度标准为:当可生物降解的CODcr去除率达到80%后方可提高，直到达2kgCOD/m3·d为初始阶段。
在这段运行中，有少量的非常细小的分散污泥带出，其主要原因是水的上流速度和逐渐产生的少量沼qi
初始运行阶段，每日测定进,出水流量、pH、CODcr、ALK、VFA、SS等项目，经测定结果判断，若出水VFA＜3mmol/l，VFA/ALK=0.3以下，表示UASB厌氧反应器系统运行正常。
三阶段：颗粒污泥出现期（预计25天）
结束初期启动后，污泥已适应废水性质并具有一定除去有机物的能力，这时应及时提升污泥负荷为0.25kgCODcr/kgVSS·d或进水容积负荷2.0 kgCODcr/m3·d，使微生物获得足够的营养。
反应器的有机负荷由2kgCOD/m3· d到3.0kgCOD/m3·d的运行阶段
此阶段的反应负荷由2kgCOD/m3·d开始，每次0.1kgCOD/m3·d有机负荷提升，也可以每次负荷增加20%，每次操作所需时间长短不同，有时可长达两周，有时仅几天，经过多次重复操作可达到设计指标。
但提升有机负荷的标准与监测项目判断运行正常的方法同初始运行阶段。
在这段运行中，由于提升水量大，COD浓度高，产气量和上流速度的增加引起污泥膨胀，污泥量带出量多，大多为细小非分散的污泥或部分絮状污泥。这种污泥的带出，有利于颗粒化污泥的形成。
四阶段：颗粒污泥培养期（30天）
本阶段的任务是要实现反应器内德污泥全部颗粒化或使反应器达到设计负荷，为了加速污泥的增值，应尽快把污泥负荷提高至0.4-0.5kgCODcr/kgVSS·d，使微生物获得充足养料，促进其快速增长。
这一阶段是指反应器的有机负荷达到设计指标3.0kgCOD/m3·d，以后的稳定运行阶段。在这段的运行中，PH值、温度、有机负荷、VFA、ALK等各项操作参数严格控制，逐步形成颗粒污泥。
